DE2903552A1 - Generator for electric vehicle with sinusoidal output - uses frequency control and forms approximation to ideal wave by simultaneous variation of polyphase outputs - Google Patents

Abstract

A generator supplies the power to drive an electrically-driven motor vehicle at a given speed. It is a polyphase nominal voltage generator with sinusoidal outputs with infinitely variable frequency control. There is common amplitude control for all the output voltages to obtain max. output from the motors. It suppresses the unsymmetrical components of the voltage. The sinusoidal wave is approximated by the output voltages with relative phase displacement and amplitudes which can be varied in common. The final outputs are passed through controlled rectifiers. The nominal value generator can be used on electric passenger vehicles or freighted vehicles. It can also be used on building sites and for tracked drives.

Description

Sollwertgenerator für drehzahlstellbare elektrischeSetpoint generator for speed-adjustable electrical

Fahrzeugantriebe Die Erfindung betrifft einen mehrphasigen Sollwertspannungsgenerator,. der weitgehend sinusförmige Ausgangsspannungen liefert, die für die stufenlose Frequenzsteuerung von Dreh-bzwl Wanderfeldmotprantriebe von Fahrzeugen als Vergleichsspannung für die Aussteuerung der Umrichter dienen. Durch eine auf alle Ausgangsspannungen gemeinsam wirkende Amplitudensteuerung soll ein optimaler Betrieb der Dreh- bzw. Wanderfeldmotoren ermöglicht werden. Vehicle drives The invention relates to a multiphase setpoint voltage generator. which supplies largely sinusoidal output voltages, which are necessary for the stepless frequency control of rotary or traveling field motor drives of vehicles as a comparison voltage for serve to control the converters. By one on all output voltages in common Acting amplitude control is intended to ensure optimal operation of the rotary or traveling field motors be made possible.

Bisher ausgeführte mehrphasige Sollwertspannungsgeneratoren für die Aussteuerung der Umrichter auf Fahrzeugen mit Dreh-bzw Wanderfeldmotorantrieben besitzen üblicherweise einen verstimmbaren Sinusoszillator, aus dessen Ausgangsspannung, mit Hilfe von in Analogtechnik ausgeführten Rechenoperationen, die gegeneinander phasenverschobenen Ausgangsspannungen erzeugt werden. Der unterschiedliche Phasengang der einzelnen Schaltungsteile und der Amplitudenverlust des Sinusozillators bei Frequenzerhöhung um mehr als den Faktor 1:30 erfordert allgemein eine Aufteilung des gesamten Frequenzstellbereichs in einzelne, in Stufen umschaltbare, Bereiche wodurch sich für den praktischen Einsatz eine ganze Reihe von Problemen ergeben.Multi-phase setpoint voltage generators for the Control of the converter on vehicles with rotary or traveling field motor drives usually have a detunable sine oscillator, from whose output voltage, with the help of arithmetic operations carried out in analog technology, which oppose each other phase-shifted output voltages are generated. The different phase response of the individual circuit parts and the loss of amplitude of the sine oscillator Increasing the frequency by more than a factor of 1:30 generally requires a division of the entire frequency setting range in individual ranges that can be switched in steps which results in a whole series of problems for practical use.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bei den Bereichsumschaltungen auftretenden störenden Unsymmetrien beim Betrieb von elektrischen Fahrzeugantriebsmotoren zu unterbinden.The invention is based on the object of the range switchovers occurring disruptive asymmetries in the operation of electric vehicle drive motors to prevent.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Vergleichsspannung für die Aussteuerung von Umrichtern bei frequenzstellbaren Fahrzeugantrieben mit Dreh- bzw. Wanderfeldmotoren, die Sinusform durch feinste Treppen annähernde, gegeneinander phasenverschobene und symmetrische Ausgangsspannungen eines Sollwertgenerators dienen, der sich mit einem Frequenzstellbereich von mehr als 1:10 000 ausführen läßt. Auf diese Weise ist ein Fahrbetrieb von der Kriech- bis zur Maximalgeschwindigkeit ohne Bereichsumschaltungen möglich.This object is achieved according to the invention in that as a comparison voltage for the control of converters in frequency-adjustable vehicle drives with Rotary or traveling field motors, approximating the sinus shape through the finest stairs, against each other phase-shifted and symmetrical output voltages of a setpoint generator are used, which can be performed with a frequency setting range of more than 1:10 000 leaves. In this way, driving is from the creeping speed to the maximum speed possible without range switching.

Die sinusförmigen Ausgangsspannungen mit gemeinsam einstellbarer Amplituden werden mit Hilfe von Zählern, festprogrammierten Speichern, Digital-Analog-Wandlern und Multiplizierern erzeugt. Ein über mehrere Dekaden weitgehend linearer Spannungs-Frequenz-Umsetzer setzt die Frequenzsollwertspannung in eine Taktfrequenz um, die mit jedem Impuls den Zählerinhalt eines Zählers um eins erhöht, dessen Zählrate der Unterteilung der zu erzeugenden Sinusschwingung in Richtung der Zeitachse entspricht. Den Jeweiligen Zählerzuständen entsprechend werden über festprdgrammierte Speicher die digital verschlüsselten Amplitudenwerte der gegeneinander phasenverschobenen Sinusschwingungen Digital-Analog-Wandlern zugeführt, die an ihren Ausgängen Spannungen konstanter Amplitude liefern und die Sinusform durch feinste Treppen annähern, Die den betriebsmäßig entsprechenden Ausgangsamplituden lassen sich gemeinsam durch analoge Multiplizierer einstellen.The sinusoidal output voltages with mutually adjustable amplitudes are made with the help of counters, permanently programmed memories and digital-to-analog converters and multipliers. A voltage-frequency converter that is largely linear over several decades converts the frequency setpoint voltage into a clock frequency that is generated with each pulse the counter content of a counter is increased by one, its counting rate of the subdivision corresponds to the sinusoidal oscillation to be generated in the direction of the time axis. The respective Corresponding to the counter states, the digital encoded amplitude values of the phase-shifted sinusoidal oscillations Digital-to-analog converters are supplied, the voltages at their outputs are more constant Provide amplitude and approximate the sinusoidal shape through the finest stairs, which are operationally corresponding output amplitudes can be combined using analog multipliers to adjust.

In Figur 1, 2 und 3 ist die Erfindung beispielsweise dargestellt.In Figures 1, 2 and 3, the invention is shown for example.

Figur 1 zeigt das stark vereinfachte Blockschaltbild eines Fahrzeugantriebs bestehend aus dem Fre4uenzsollwertgeber Q1 dem Soll.-wertgenerator 0 bis aus dem UmrichterQ6und aus dem Dreh- bzw.Figure 1 shows the greatly simplified block diagram of a vehicle drive consisting of the frequency setpoint generator Q1 the setpoint generator 0 to from the Inverter Q6 and from the rotary or

Wanderfeldmotor t Der Sollwertgenerator seinerseits besteht aus dem Spannungs-Frequenz-Umsetzer X dem festprogrammierten Speicher 3, den Digi,tal-Analog-Wandlern 0 und aus den Multiplizierern Figur 2 zeigt ein Bild des Musters eines Sollwertgenerators in geöffnetem Zustand mit den Steckkarten Stromversorgung 8, Sinusformung Q9 und Amplituden-Steuerung euerung00.Traveling field motor t The setpoint generator itself consists of the Voltage-frequency converter X the permanently programmed memory 3, the Digi, tal-to-analog converters 0 and from the multipliers Figure 2 shows an image of the pattern of a setpoint generator in the open state with the plug-in cards power supply 8, sinusoidal shaping Q9 and Amplitude control euerung00.

Figur 3 zeigt ein Oszillogramm einer Ausführung mit drei Je um 1200 gegeneinander phasenverschobenen Ausgangsspannungen.FIG. 3 shows an oscillogram of an embodiment with three each around 1200 output voltages out of phase with one another.

Claims (5)

Patent ansprüche 1. Sollwertgenerator für drehzahlstellbare elektrische Fahrzeugen antriebe dadurch gekennzeichnet, daß die durch feinste Treppen angenäherte Sinus form der gegeneinander phasenverschobenen Ausgangsspannungen mit gemeinsam veränderbaren Amplituden für die im gesamten Betriebsbereich stufenlose Frequenzsteuerung bzw. Frequenzregelung von Dreh- bzw. Wanderfeldmotoren als Vergleichs spannungen für die Aussteuerung von Umrichtern zum Einsatz auf Fahrzeugen dient. Patent claims 1. Setpoint generator for speed-adjustable electrical Vehicles drives characterized in that the approximated by the finest stairs Sinus shape of the output voltages phase-shifted with respect to one another with common changeable amplitudes for the infinitely variable frequency control over the entire operating range or frequency control of rotary or traveling field motors as comparison voltages for the control of converters for use on vehicles. 2. Sollwertgenerator für drehzahlstellbare Fahrzeugantriebe nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwertgenerator bei Elektro-Personen-Fahrzeugen eingesetzt wird.2. Setpoint generator for variable speed vehicle drives according to claim 1 characterized in that the setpoint generator in electric passenger vehicles is used. 3. Sollwertgenerator für drehzahlstellbare Fahrzeugantriebe nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwertgenerator bei Elektrolastkraftfahrzeugen eingesetzt wird.3. Setpoint generator for variable speed vehicle drives according to claim 1 characterized in that the setpoint generator in electric trucks is used. 4. Sollwertgenerator für drehzahlstellbare Fahrzeugantriebe nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet5 daß der Sollwertgenerator bei Baustellen- und Schwerstfahrzeugen eingesetzt wird.4. Set value generator for variable speed vehicle drives according to claim 1 characterized5 that the setpoint generator for construction and heavy vehicles is used. 5. Sollwertgenerator für drehzahlstellbare Fahrzeugantriebe nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwertgenerator bei schienengebunden Traktionsantrieben eingesetzt wird.5. Set value generator for variable speed vehicle drives according to claim 1 characterized in that the setpoint generator in the case of rail-bound traction drives is used.